高考数学一轮复习 题组层级快练32(含解析)
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1 题组层级快练(三十二)
1.已知向量a,b和实数λ,下列选项中错误的是( )
A.|a|=a·a B.|a·b|=|a||b|
C.λ(a·b)=λa·b D.|a·b|≤|a||b|
答案 B
解析 |a·b|=|a||b||cosθ|,故B错误.
2.已知向量a与b的夹角为π3,|a|=2,则a在b方向上的投影为( )
A.3 B.2
C.22 D.32
答案 C
解析 ∵a在b方向上的投影为|a|·cos〈a,b〉=2cosπ3=22.选C.
3.(2014·山东文)已知向量a=(1,3),b=(3,m).若向量a,b的夹角为π6,则实数m=( )
A.23 B.3
C.0 D.-3
答案 B
解析 根据平面向量的夹角公式可得1×3+3m2×9+m2=32,即3+3m=3×9+m2,两边平方并化简得63m=18,解得m=3,经检验符合题意.
4.(2014·重庆理)已知向量a=(k,3),b=(1,4),c=(2,1),且(2a-3b)⊥c,则实数k=( )
A.-92 B.0
C.3 D.152
答案 C
解析 因为2a-3b=(2k-3,-6),(2a-3b)⊥c,所以(2a-3b)·c=2(2k-3)-6=0,解得k=3,选C.
5.若|a|=2,|b|=3,a与b的夹角θ=150°,则a·(a-b)=( )
A.1 B.-1
C.7 D.-7
答案 C
解析 a·(a-b)=a2-a·b=4-2×3×(-32)=7.故选C. 2 6.若向量a,b满足|a|=|b|=1,(a+b)·b=32,则向量a,b的夹角为( )
A.30° B.45°
C.60° D.90°
答案 C
解析 ∵(a+b)·b=b2+a·b=1+a·b=32,
∴a·b=|a||b|cos〈a,b〉=12,cos〈a,b〉=12,〈a,b〉=60°.故选C.
7.已知向量a=(1,2),a·b=5,|a-b|=25,则|b|等于( )
A.5 B.25
C.5 D.25
答案 C
解析 由a=(1,2),可得a2=|a|2=12+22=5.
∵|a-b|=25,∴a2-2a·b+b2=20.
∴5-2×5+b2=20.∴b2=25.∴|b|=5,故选C.
8.已知a与b均为单位向量,其夹角为θ,有下列四个命题:( )
p1:|a+b|>1⇔θ∈[0,2π3);
p2:|a+b|>1⇔θ∈(2π3,π];
p3:|a-b|>1⇔θ∈[0,π3);
p4:|a-b|>1⇔θ∈(π3,π].
其中的真命题是( )
A.p1,p4 B.p1,p3
C.p2,p3 D.p2,p4
答案 A
解析 |a+b|>1⇔(a+b)2>1,而(a+b)2=a2+2a·b+b2=2+2cosθ>1,
∴cosθ>-12,解得θ∈[0,2π3),同理,由|a-b|>1⇔(a-b)2>1,可得θ∈(π3,π].
9.已知向量a,b是非零向量,且满足a·b=-|b|,则“|a|=1”是“向量a与b反向”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
答案 C
解析 ∵a·b=|a||b|cos〈a,b〉=-|b|, 3 ∴|a|cos〈a,b〉=-1.
若|a|=1,则cos〈a,b〉=-1,∴〈a,b〉=π,∴a与b反向.
若a与b反向,则cos〈a,b〉=-1,∴|a|=1.
10.如图所示,已知正六边形P1P2P3P4P5P6,则下列向量的数量积中最大的是(
)
A.P1P2→·P1P3→ B.P1P2→·P1P4→
C.P1P2→·P1P5→ D.P1P2→·P1P6→
答案 A
解析 由于P1P2→⊥P1P5→,故其数量积是0,可排除C;P1P2→与P1P6→的夹角为23π,故其数量积小于0,可排除D;设正六边形的边长是a,则P1P2→·P1P3→=|P1P2→||P1P3→|cos30°=32a2,P1P2→·P1P4→=|P1P2→||P1P4→|cos60°=a2.故选A.
11.(2014·陕西文)设0
答案 12
解析 利用向量的数量积列出关于θ的三角等式并利用倍角公式、同角三角函数的基本关系式变形求解.
因为a·b=0,所以sin2θ-cos2θ=0,2sinθcosθ=cos2θ.
因为00,得2sinθ=cosθ,tanθ=12.
12.若向量OA→=(1,-3),|OA→|=|OB→|,OA→·OB→=0,则|AB→|=________.
答案 25
解析 方法一:设OB→=(x,y),由|OA→|=|OB→|,知x2+y2=10.又OA→·OB→=x-3y=0,所以x=3,y=1,或x=-3,y=-1.当x=3,y=1时,|AB→|=25;当x=-3,y=-1时,|AB→|=25,则|AB→|=25.
方法二:由几何意义知,|AB→|就是以OA→,OB→为邻边的正方形的对角线长,所以|AB→|=25.
13.(2015·济南模拟)已知在△ABC中,向量AB→与BC→的夹角为π6,|AC→|=2,则|AB→|的取值范围是 4 ________.
答案 (0,2)
解析 由向量AB→与BC→的夹角为π6,可得B=5π6.在△ABC中,由正弦定理,可知|AC|sinB=|AB|sinC,所以|AB|=|AC|sinCsinB=2sinCsin5π6=4sinC.因为B=5π6,所以C∈(0,π6),所以sinC∈(0,12),因此|AB→|的取值范围为(0,2).
14.(2014·新课标全国Ⅰ理)已知A,B,C为圆O上的三点,若AO→=12(AB→+AC→),则AB→与AC→的夹角为________.
答案 90°
解析 ∵AO→=12(AB→+AC→),
∴点O是△ABC中边BC的中点.
∴BC为直径,根据圆的几何性质有〈AB→,AC→〉=90°.
15.(2013·江西理)设e1,e2为单位向量,且e1,e2的夹角为π3,若a=e1+3e2,b=2e1,则向量a在b方向上的投影为________.
答案 52
解析 向量a在b方向上的投影为|a|·cos〈a,b〉=a·b|b|,又a·b=(e1+3e2)·2e1=2e21+6e1·e2=2+6×12=5,|b|=|2e1|=2,∴|a|·cos〈a,b〉=52.
16.若平面向量a,b满足|2a-b|≤3,则a·b的最小值是________.
答案 -98
解析 由|2a-b|≤3可知,4a2+b2-4a·b≤9,所以4a2+b2≤9+4a·b.而4a2+b2=|2a|2+|b|2≥2|2a|·|b|≥-4a·b,所以a·b≥-98,当且仅当2a=-b时取等号.
17.已知正方形ABCD的边长为1,点E是AB边上的动点,则DE→·CB→的值为________;DE→·DC→的最大值为________.
答案 1,1
解析 以D为坐标原点,建立平面直角坐标系如图所示.则D(0,0),A(1,0),B(1,1),C(0,1).设E(1,a)(0≤a≤1),所以DE→·CB→=(1,a)·(1,0)=1,DE→·DC→=(1,a)·(0,1)=a≤1.故DE→·DC→的最大值为1. 5
18.设两个向量e1,e2满足|e1|=2,|e2|=1,e1与e2的夹角为π3,若向量2te1+7e2与e1+te2的夹角为钝角,求实数t的取值范围.
答案 (-7,-142)∪(-142,-12)
解析 由向量2te1+7e2与e1+te2的夹角为钝角,得2te1+7e2·e1+te2|2te1+7e2||e1+te2|<0,
即(2te1+7e2)·(e1+te2)<0,
化简即得2t2+15t+7<0,
解得-7
当夹角为π时,也有(2te1+7e2)·(e1+te2)<0,
但此时夹角不是钝角.
设2te1+7e2=λ(e1+te2),λ<0,
可求得 2t=λ,7=λt,λ<0, ∴ λ=-14,t=-142.
∴所求实数t的范围是(-7,-142)∪(-142,-12).
19.(2015·浙江余杭高中期中)已知向量m=(1,1),向量n与向量m的夹角为34π,且m·n=-1.
(1)求向量n;
(2)若向量n与向量q=(1,0)的夹角为π2,向量p=(2sinA,4cos2A2),求|2n+p|的值.
答案 (1)n=(-1,0)或n=(0,-1) (2)2
解析 (1)设n=(x,y),由m·n=-1,有x+y=-1.①
∵m·n=|m|·|n|cos34π=-1,
∴|n|=1,则x2+y2=1.②
由①②得 x=-1,y=0或 x=0,y=-1.即n=(-1,0)或n=(0,-1).
(2)由n与q垂直,得n=(0,-1).
6 ∴2n+p=(2sinA,4cos2A2-2)=(2sinA,2cosA).
∴|2n+p|=4sin2A+4cos2A=2.
1.若平面向量α,β满足|α|=1,|β|≤1,且以向量α,β为邻边的平行四边形的面积为12,则α与β的夹角θ的取值范围是________.
答案 [π6,5π6]
解析
由题意,得|α||β|sinθ=12,∵|α|=1,|β|≤1,∴sinθ=12|β|≥12.又∵θ∈[0,π],∴θ∈[π6,5π6].故填[π6,5π6].
2.在正三角形ABC中,D是BC上的点,若AB=3,BD=1,则AB→·CD→=________.
答案 152
解析 如图所示,AB→·AD→=AB→·(AB→+BD→)=9+3×cos120°=152,故填152.
3.(2013·福建)在四边形ABCD中,AC→=(1,2),BD→=(-4,2),则该四边形的面积为( )
A.5 B.25
C.5 D.10
答案 C
解析 AC→·BD→=(1,2)·(-4,2)=0,故AC→⊥BD→.故四边形ABCD的对角线互相垂直,面积S=12·|AC→|·|BD→|=12×5×25=5,选C.
4.(2014·大纲全国理)若向量a,b满足:|a|=1,(a+b)⊥a,(2a+b)⊥b,则|b|=( )
A.2 B.2
C.1 D.22
答案 B
解析 利用向量的运算列式求解.